Zagrożenie tąpaniami w górnictwie polskim w 1999 roku

Transkrypt

1 WARSZTATY 2 nt. Zagrożenia naturalne w górnictwie Wojciech MAGIERA, Adam MIREK Wyższy Urząd Górniczy, Katowice Mat. Symp. Warsztaty 2 str Zagrożenie tąpaniami w górnictwie polskim w 1999 roku Streszczenie Scharakteryzowano stan zagrożenia tąpaniami w polskim górnictwie podziemnym w 1999 r. Omówiono wykorzystanie różnych metod oceny stanu zagrożenia tąpaniami oraz stosowane środki profilaktyki tąpaniowej. Przedstawiono wnioski wynikające z analizy stanu zagrożenia. 1. Wstęp Analiza zagrożenia tąpaniami jednoznacznie wskazuje na fakt, że w roku 1999 zagrożenie to, występujące w 32 spośród 47 czynnych kopalń węgla kamiennego oraz we wszystkich trzech kopalniach rud miedzi, nadal utrzymuje się na wysokim poziomie i w dalszym ciągu pozostaje najtrudniejszym do prognozowania i zwalczania zagrożeniem spośród innych, występujących w kopalniach głębinowych. Tezę powyższą potwierdzają tąpnięcia zaistniałe w 1999 r. (w tym szczególnie tapnięcie z dnia r. w O/ZG Rudna w Polkowicach, wskutek którego zginęło 2 pracowników). Skalę zagrożenia tąpaniami w polskim górnictwie podziemnym na przestrzeni ostatnich lat najlepiej obrazuje ilość zaistniałych tąpnięć i spowodowanych nimi wypadków. Wielkości te za okres przedstawione zostały na rysunku Zagrożenie tąpaniami w kopalniach węgla kamiennego Zagrożenie tąpaniami, z różnym nasileniem, występuje w całym praktycznie Górnośląskim Zagłębiu Węglowym. W ostatnich latach, do najbardziej zagrożonych rejonów zaliczyć należy południowe skrzydło siodła głównego (część kopalń Rudzkiej Spółki Węglowej i Katowickiego Holdingu Węglowego) oraz nieckę bytomską (kopalnie Bytomskiej Spółki Węglowej). W pozostałych rejonach GZW zagrożenie tąpaniami utrzymuje się na niższym poziomie. Dotyczy to głównie niektórych kopalń położonych na północnym skłonie siodła głównego oraz rejonu niecki kazimierzowskiej. W południowej części GZW zagrożonymi tąpaniami są kopalnie Nadwiślańskiej Spółki Węglowej położone w niecce ziemowickiej. W Rybnickim Okręgu Węglowym (Rybnicka i Jastrzębska Spółki Węglowe) problem tąpań dotyczy kopalń położonych w rejonie niecki jejkowickiej i nasunięcia michałkowickiego. W dwóch ostatnich rejonach, z uwagi na charakterystykę warstw skalnych górotworu, występuje znaczne zagrożenie sejsmiczne dla powierzchni i mniejsze tąpaniami dla wyrobisk dołowych. Według stanu na dzień r., 32 kopalnie węgla kamiennego, spośród 47 czynnych (czyli 68%), 167

2 W. MAGIERA, A. MIREK - Zagrożenie tąpaniami w górnictwie polskim w 1999 roku prowadzi eksploatację pokładów zagrożonych tąpaniami. Węgiel pochodzący z pokładów zagrożonych tąpaniami (39,4 mln ton), to w 1999 r. około 35,7% ogólnego wydobycia (11,4 mln ton), przy czym 14,2 mln ton, czyli około 12,9%, to węgiel z pokładów zaliczonych do III najwyższego stopnia zagrożenia. W dalszym ciągu utrzymuje się tendencja dużego udziału wydobycia z pokładów zagrożonych tąpaniami, co można wiązać z lepszą jakością węgla z tych pokładów, zwiększającą atrakcyjność eksploatacji tych właśnie pokładów tąpnięcia wypadki ogółem wypadki śmiertelne Rys. 1.1 Ilość zaistniałych tąpnięć i spowodowanych nimi wypadków w górnictwie podziemnym w okresie od 1989 do 1999 roku W roku 1999, łącznie 385 wyrobiska chodnikowe (188 w III stopniu ZT) prowadzono w pokładach zagrożonych tąpaniami. W pokładach tych eksploatowano także 188 ścian (44 podsadzkowe i 14 zawałowych), z czego w warunkach III stopnia ZT, prowadzono 16 ścian podsadzkowych i 58 zawałowych. Rok 1999 był rokiem, w którym zarejestrowano 1134 wstrząsy sejsmiczne o energiach równych lub większych niż 1x1 5 J, wygenerowane przy prowadzeniu robót górniczych. Jest to ilość wyraźnie większa (o 471) niż w roku poprzednim. Liczba tąpnięć i spowodowanych nimi wypadków na tle wydobycia węgla kamiennego oraz wstrząsów sejsmicznych zarejestrowanych w kopalniach węgla kamiennego w ostatnich latach obrazują: tabela 2.1 oraz rysunki 2.2 i 2.3. Powyższe zestawienia pokazują, że w ostatnich latach liczba wstrząsów wysokoenergetycznych w górnictwie węglowym wyraźnie zmalała w porównaniu z wielkościami z pierwszej połowy lat osiemdziesiątych. Wyraźnie maleje także wielkość wydobycia węgla kamiennego do 11,4 mln ton w roku Rośnie natomiast (do około 36-37%) udział wydobycia z pokładów zagrożonych tąpaniami. Liczba tąpnięć w kopalniach węgla kamiennego spadła wyraźnie po 1986 r., wahając się w tym okresie w przedziale W latach , liczba ta wahała się w granicach Podobna jest również tendencja ilości wypadków śmiertelnych spowodowanych tąpnięciami. Liczba ich zmalała z 4 29 w latach 8-86 do 11 po 1986 r

3 WARSZTATY 2 nt. Zagrożenia naturalne w górnictwie Tabela 2.1 Zestawienie wydobycia, wstrząsów wysokoenergetycznych, tąpnięć i wypadków w kopalniach węgla kamiennego w latach Wydobycie z pokładów Liczba wstrząsów Wypadki wskutek Wydobycie Liczba zagrożonych tąpaniami wysokoenergetycznych Tąpnięć Rok [mln ton] tąpnięć [mln ton] [%] [wg. GIG] śmiertelne ogółem ,8 57,1 29, ,7 49,4 3, ,9 55,5 29, ,5 55,2 28, , 54,3 28, ,1 51,9 27, ,3 51,6 27, ,7 5,9 26, ,7 49,5 25, ,4 49,5 27, ,4 42,2 28, ,1 41,9 29, ,3 41,8 31, ,2 42,6 32, ,7 43, 32, ,3 45,4 33, ,2 44,2 32, ,1 46,2 37, ,9 41,9 36, ,4 39,4 35, wydobycie ogółem wyd. z pokł. zagr. tąpaniami liczba wstrząsów wydobycie [mln ton] liczba wstrząsów Rys. 2.1 Wstrząsy wysokoenergetyczne na tle wydobycia węgla kamiennego i wydobycia z pokładów zagrożonych tąpaniami w latach

4 W. MAGIERA, A. MIREK - Zagrożenie tąpaniami w górnictwie polskim w 1999 roku liczba tąpnięć wypadki śmiertelne wypadki ogółem Rys. 2.2 Tąpnięcia i wypadki nimi spowodowane w kopalniach węgla kamiennego w latach Dane te świadczą o realnym spadku aktywności sejsmicznej w rejonie Górnośląskiego Zagłębia Węglowego, lecz także o utrzymującym się wysokim zagrożeniu tąpaniami. W roku 1999, w kopalniach węgla kamiennego, zarejestrowano dwa tąpnięcia: w kopalni Wujek 1 wypadek lekki oraz w kopalni Bielszowice 1 wypadek lekki. W obu przypadkach tąpnięcia związane były z prowadzeniem robót eksploatacyjnych systemem ścianowym z zawałem stropu. Pierwsze z tych tąpnięć spowodowało wyrzucenie węgla z ociosu ściany na łącznej długości ok. 115 m oraz na odcinku około 35 m opad skał stropowych do wysokości około,3-1,1 m. W drugim uszkodzeniu uległo około 85 m chodnika podścianowego. W latach , w kopalniach węgla kamiennego nie zaistniały tąpnięcia o charakterze katastrof. Analiza zdarzeń zaistniałych w latach upoważnia do stwierdzenia, że stan potencjalnego zagrożenia tąpaniami w niektórych rejonach GZW utrzymuje się na wysokim poziomie. W ostatnich latach z największym zagrożeniem spotykamy się w kopalniach Rudzkiej Spółki Węglowej i Katowickiego Holdingu Węglowego. Do najbardziej, w 1999 roku, zagrożonych rejonów w tych kopalniach należą rejon ściany VII a warstwa przystropowa pokładu 51 w KWK Wujek oraz rejon ściany N-33 w pokładzie 57 w KWK Bielszowice po 1 tąpnięciu. Główne przyczyny wysokiego stanu zagrożenia tąpaniami w Górnośląskim Zagłębiu Węglowym to: stale wzrastająca i dochodząca do 12m głębokość prowadzonej eksploatacji, wybieranie partii resztkowych pokładów węgla uwięzionych m.in. w filarach ochronnych szybów, głównych wyrobisk transportowych itp., nierównomierny stan zaawansowania eksploatacji w sąsiadujących ze sobą partiach złoża danej kopalni lub w rejonach przygranicznych kopalń, pogarszające się warunki naprężeniowe górotworu wskutek dużego zaawansowania eksploatacji, 3 17

5 WARSZTATY 2 nt. Zagrożenia naturalne w górnictwie skrępowanie eksploatacji z powodu np. ochrony obiektów powierzchniowych utrudniające w wielu przypadkach stosowanie odpowiednich do zagrożenia, aktywnych metod zwalczania zagrożenia tąpaniami. 3. Stan zagrożenia tąpaniami w kopalniach rud miedzi W przedstawionych poniżej zestawieniach (tabela 3.1 oraz rysunki 3.1 i 3.2) zaprezentowano dane obrazujące stan zagrożenia tąpaniami w kopalniach rud miedzi na przestrzeni lat Tabela 3.1 Zestawienie wydobycia, wstrząsów wysokoenergetycznych, tąpnięć i wypadków w kopalniach rud miedzi Wydobycie ze złoża Wypadki wskutek Wydobycie Liczba wstrząsów Liczba zagrożonych tąpaniami tąpnięć Rok [mln ton] wysokoenergetycznych tąpnięć [mln ton] [%] śmiertelne ogółem ,6 26, ,8 22, , 27, , 29, ,4 29, ,4 29, ,6 29, ,8 29, , 3, ,5 26, ,4 24, ,7 23, ,1 24, ,1 27, ,1 26, ,5 26, ,4 27, , 24, ,5 27, ,3 28, Tąpnięcia i wypadki nimi spowodowane w kopalniach rud miedzi w latach W kopalniach rud miedzi, w całym omawianym okresie lat , liczba tąpnięć osiąga wielkość kilku zdarzeń rocznie. Ilość rejestrowanych w tym czasie wysokoenergetycznych wstrząsów sejsmicznych utrzymywała się na poziomie do ponad 6 zjawisk rocznie. Jednocześnie roczna wielkość wydobycia rudy miedzi waha się w granicach około 23-3mln ton. Warto podkreślić fakt, że w ostatnich kilku latach, ponad trzecia część tych wstrząsów wystąpiła w czasie wyczekiwania i została sprowokowana robotami strzałowymi (tzw. grupowymi strzelaniami przodków), które są jednym ze sposobów zwalczania zagrożenia tąpaniami (w związku z odpalaniem dużej ilości materiału wybuchowego). Całość wydobycia rudy miedzi w 1999 r. pochodziła ze złóż zagrożonych tąpaniami. Podczas eksploatacji w tym okresie czasu zarejestrowano łącznie 415 wstrząsów o energiach równych lub większych niż 1x1 5 J, w tym 1 zjawisk to wstrząsy o energiach równych lub 171

6 W. MAGIERA, A. MIREK - Zagrożenie tąpaniami w górnictwie polskim w 1999 roku 35 wydobycie [mln ton] liczba wstrząsów wydobycie [mln ton liczba wstrząsów Rys. 3.1 Wstrząsy wysokoenergetyczne na tle wydobycia rud miedzi w latach liczba tąpnięć wyp. śmiert. wyp. ogółem Rys. 3.2 Ilość wypadków ogółem oraz wypadków śmiertelnych na tle ilości tąpnięć większych niż 1x1 8 J. W kopalniach rud miedzi w 1999 r. wystąpiły trzy tąpnięcia: dwa w O/ZG Rudna w których śmierć poniosły 2 osoby, 1 uległa wypadkowi ciężkiemu i 6 wypadkom lekkim oraz jedno w O/ZG Polkowice-Sieroszowice w którym 5 pracowników uległo wypadkom lekkim. Podczas grupowych strzelań przodków sprowokowano także 6 odprężeń, tzn. zjawisk, podobnie jak tąpnięcia, spowodowanych wstrząsami górotworu, o mniejszej jednak skali, nie naruszających w istotny sposób funkcjonalności wyrobisk górniczych. W poprzednich trzech latach ilość odprężeń wynosiła: w roku (w tym 3 samoistne), które spowodowały łącznie 1 wypadek lekki, w roku (w tym 3 samoistne), w czasie których 5 pracowników uległo wypadkom lekkim oraz w roku

7 WARSZTATY 2 nt. Zagrożenia naturalne w górnictwie (w tym dwa samoistne), których skutkiem było 5 wypadków lekkich. Kopalnią, w której w ostatnich latach najczęściej występowały tąpnięcia i odprężenia jest O/ZG Rudna. Z jej obszaru górniczego emitowana jest także w trakcie eksploatacji największa sumaryczna energia sejsmiczna. Można to wiązać z wielkością wydobycia, dużym przestrzennym zaangażowaniem robót, głębokością zalegania oraz budową geologiczną złoża. Do oddziałów wydobywczych, w których, w ciągu ostatnich czterech lat, najczęściej występowały tąpnięcia i odprężenia należą: w O/ZG Lubin oddział G-6 - gdzie zaistniało 11 tego typu zdarzeń (w tym 1 samoistne), w O/ZG Polkowice-Sieroszowice oddział G-23 9 zdarzeń (w tym 4 samoistne), w O/ZG Rudna oddział G-23 8 zdarzeń (w tym 3 samoistne) i oddział: G-24 3 zdarzenia (wszystkie samoistne). Analizując liczbę tąpnięć i odprężeń stwierdzić należy, że kopalnie rud miedzi prowadzą wydobycie w warunkach utrzymującego się, silnego stanu zagrożenia tąpaniami. Najważniejsze przyczyny wysokiego zagrożenia tąpaniami w kopalniach LGOM to m.in.: znaczna głębokość eksploatacji złóż rud miedzi - dochodząca do około 6-11m, duży stopień zaawansowania eksploatacji, prowadzenie eksploatacji: - w rejonach dyslokacji tektonicznych o dużych zrzutach, - zamykających duże obszary zrobów, prowadzenie upodatniania złoża w kierunku na zroby, występowanie: - w stropie złoża sztywnych i mocnych (R c>1mpa) warstw dolomitycznoanhydrytowych o grubościach od kilkudziesięciu do 25m, - w spągu złoża obszarów piaskowca o dużej wytrzymałości. Tąpnięcie i wypadek zbiorowy w oddziale G-23/1 O/ZG Rudna w Polkowicach zaistniały w dniu r. był przedmiotem analizy Komisji powołanej przez Prezesa Wyższego Urzędu Górniczego dla zbadania przyczyn i okoliczności tego zdarzenia. Komisja po zakończeniu swoich prac w kwietniu 1999r. podtrzymała sformułowane w 1998 r. wnioski w stosunku do kopalni Rudna oraz przedsiębiorcy KGHM Polska Miedź SA. Wnioski powyższe obligują przedsiębiorcę do szeregu przedsięwzięć w zakresie poprawy efektywności stanu oceny zagrożenia tąpaniami oraz zwiększenia skuteczności stosowanej profilaktyki. 4. Geofizyczne metody oceny zagrożenia tąpaniami stosowane w górnictwie Dla oceny zagrożenia sejsmicznego i tąpaniami w górnictwie podziemnym szeroko stosowane są metody geofizyczne badania stanu górotworu. Realizując powyższe zadania w 1999 roku, w 32 kopalniach węgla kamiennego oraz we wszystkich trzech kopalniach rud miedzi działały stacje geofizyki górniczej. 4.1 Metody geofizyczne w kopalniach węgla kamiennego Najszerzej, dla oceny stanu zagrożenia tąpaniami, stosowaną metodą geofizyczną jest metoda sejsmologii górniczej będąca w użyciu we wszystkich kopalniach zagrożonych tąpaniami. W górnictwie węgla kamiennego, w 1999 roku (według danych z kopalń) zarejestrowano łącznie 8338 wstrząsów sejsmicznych. W tej liczbie (według GIG, który poprzez Górnośląską 173

8 W. MAGIERA, A. MIREK - Zagrożenie tąpaniami w górnictwie polskim w 1999 roku Sejsmiczną Sieć Regionalną, prowadzi rejestrację najsilniejszych wstrząsów sejsmicznych) 1134 to zjawiska o energiach równych lub większych niż 1x1 5 J. Kopalnie w 1999 roku posiadały na wyposażeniu 48 następujących systemów sejsmologicznych: ARAMIS/SYLOK - 22 komplety i AS/LKZ - 17 kompletów, a także 9 kompletów aparatury PCMG-3 współpracujące z powyższymi systemami. Systemy te posiadały łącznie 53 kanałów pomiarowych, z czego, na dzień r., wykorzys-tywanych było 454, czyli około 85,7% kanałów pomiarowych. Pomiary sejsmologiczne prowadzone w 1999 r. w 6 przypadkach zadecydowały o konieczności zastosowania środków profilaktycznych. Powszechnie stosowano specjalistyczne oprogramowanie do lokalizacji ognisk wstrząsów oraz określania energii zjawisk sejsmicznych, a badania takie prowadzono w oparciu o sieci dołowych stanowisk pomiarowych zoptymalizowane przez różne jednostki naukowo-badawcze (AGH, Politechnika Śl., GIG, PAN itp.). Dla weryfikacji prowadzonych przez kopalnie obliczeń, ogromne znaczenie ma współpraca z Sejsmologiczną Siecią Regionalną obsługiwaną przez GIG. Kolejną, spośród metod geofizycznych, najczęściej stosowaną do oceny zagrożenia tąpaniami była metoda sejsmoakustyczna. Aparatury w niej używane to systemy: SAK - 22 komplety oraz ARES - 41 kompletów o łącznej pojemności 96 kanałów pomiarowych, z czego nowocześniejsze aparatury ARES miały pojemność 328 kanałów. Według stanu na dzień r. kopalnie wykorzystywały łącznie 455 kanałów pomiarowych, tj. mniej niż połowę ogólnej ich liczby w tym 168 (36,7%) to kanały pracujące w systemach ARES. W porównaniu z poprzednimi dwoma latami można zaobserwować tendencję spadkową (w 1987 roku 55,2%, a w ,8%) liczby stosowanych kanałów pomiarowych aparatur ARES. W dalszym ciągu najbardziej prawdopodobne przyczyny takiej tendencji to ogólne zmniejszenie się zakresu robót górniczych w pokładach zagrożonych tąpaniami oraz brak specjalistycznego oprogramowania komputerów personalnych pozwalającego w prosty sposób przetransponować wyniki pomiarów uzyskanych przy pomocy tej aparatury do metody kompleksowej. W roku 1999 wyniki badań sejsmoakustycznych w 49 przypadkach były podstawą dla zastosowania środków profilaktyki aktywnej. Metoda wzbudzonej aktywności sejsmoakustycznej, jako metoda zastępcza lub dodatkowa, stosowana była przez 16 kopalń, które miały do dyspozycji 21 przenośnych aparatur pomiarowych typu WLIS. W 1999 r. przeprowadzono 566 tego typu pomiarów, których wyniki tylko w jednym wskazały na konieczność zastosowania profilaktyki. Duża ilość pomiarów wzbudzonej aktywności sejsmoakustycznej wynika z reguły z konieczności zapewnienia obserwacji sejsmoakustycznych w rejonach gdzie trudno jest stosować sejsmoakustykę stacjonarną. W 1999 r. wykonano 18 pomiarów sejsmicznych (profilowania lub geotomografia). Kopalnie dysponowały 1 przenośnymi aparaturami sejsmicznymi PASAT-12i, 1 aparaturą TERRA- LOC oraz 4 aparaturami CS-4M. Po wykonaniu tych badań kopalnie w 4 przypadkach zmuszone były stosować zabiegi profilaktyczne. W 1999 r. jedynie w kopalni Mysłowice dla oceny zagrożenia tąpaniami prowadzono badania grawimetryczne. Wykonano 8 tego typu pomiarów, które w 3 przypadkach stwierdziły konieczność zastosowania środków profilaktycznych. 174

9 WARSZTATY 2 nt. Zagrożenia naturalne w górnictwie 4.2 Metody geofizyczne w kopalniach rud miedzi We wszystkich trzech kopalniach rud miedzi, podobnie jak w górnictwie węglowym, dla potrzeb monitorowania zagrożenia tąpaniami stosowana była metoda sejsmologiczna. Kopalnie te wyposażone są w 4 komplety ( Polkowice-Sieroszowice dwa, Lubin i Rudna po jednym) aparatur cyfrowych ELOGOR-C o pojemności 32 kanałów pomiarowych. Wykorzystywane były także aparatury ELOGOR-A z zapisem analogowym. W 1999 r. zarejestrowano tu łącznie wstrząsów sejsmicznych, z czego 415 to zjawiska o energiach równych lub większych niż 1x 1 5 J. Z uwagi na specyfikę ruchu zakładów, w kopalniach rud miedzi obserwacje sejsmoakustyczne stosowane były w dalszym ciągu eksperymentalnie jako metoda pomocnicza i znajdowały się na etapie ustalania ewentualnych zależności wyników ze stanem zagrożenia. Badania prowadzone są w odniesieniu do tzw. funkcji ryzyka zaistnienia wstrząsów w oparciu o dane sejsmoakustyczne. W dyspozycji kopalń rud miedzi pozostawały 4 komplety stacjonarnej aparatury ARES. Kopalnie rud miedzi, wyposażone w stosowną do tego celu aparaturę liczniki trzasków MLT-3, stosowały szeroko metodę oceny stanu zagrożenia tąpaniami na podstawie aktywności sejsmoakustycznej wzbudzonej strzelaniami technologicznymi w przodkach. Sporadycznie w ocenie stanu zagrożenia tąpaniami wykorzystywane są inne metody geofizyczne np. profilowania lub geotomografia sejsmiczna. Były to każdorazowo pomiary zamawiane przez kopalnie i wykonywane przez różne jednostki naukowo badawcze. W kopalniach LGOM prowadzi się eksperymentalnie pomiary deformacji otworów wiertniczych celem uchwycenia ewentualnych zależności tych deformacji od stanu zagrożenia tąpaniami. Wyniki tego typu badań publikowane są w literaturze fachowej. Wszystkie rejony eksploatacyjne w kopalniach objęte są także pomiarami konwergencji stropu i obserwacjami wizualnymi z częstotliwością ustalaną przez kopalniane zespoły ds. zwalczania zagrożenia tąpaniami i zawałami. 4.3 Kierunki rozwoju Przedstawiona powyżej charakterystyka stosowania metod geofizycznych dla oceny zagrożenia tąpaniami w kopalniach podziemnych wskazuje na duże jeszcze możliwości ich rozwoju. Rok 1999 nie był przełomowy w tym zakresie. W dalszym ciągu stosowane są metody pomiarowe, które w większości dostosowane są do prognozowania i zwalczania tąpań o charakterze pokładowym, a takie obecnie występują sporadycznie. Nie udało się pokonać trudności technicznych na drodze do instalowania czujników w pobliżu potencjalnych źródeł rozwoju pęknięć i powstawania wstrząsów, co zasadniczo obniża efektywność metody sejsmoakustycznej, która (szczególnie w kopalniach rud miedzi) w obecnym wykonaniu nie rejestruje ewentualnych prekursorów mikropęknięć charakteryzujących się bardzo wysoką częstotliwością i w związku z tym, niewielkim zasięgiem propagacji. W metodzie sejsmologicznej w kopalniach węgla kamiennego narasta w ostatnich latach problem rozbieżności pomiędzy wielkościami energii wstrząsów określanymi przez kopalniane stacje geofizyki górniczej a obliczeniami Głównego Instytutu Górnictwa. Niewłaściwa ocena energii wstrząsów, szczególnie wstrząsów silnych o energiach równych lub większych niż 1x1 5 J (w 1999 roku, według danych z kopalń, takich wstrząsów było 594, a według danych z GIG 1134 czyli niemal dwukrotnie więcej, podczas gdy w roku 1998 liczby te różniły się 175

10 W. MAGIERA, A. MIREK - Zagrożenie tąpaniami w górnictwie polskim w 1999 roku o jedną trzecią według kopalń 443 i według GIG 663 ) może mieć wpływ na poprawność oceny zagrożenia tąpaniami. W tym miejscu powtórzyć należy trzy możliwe przyczyny takiego stanu rzeczy: 1. Po pierwsze kopalnie zaniżają wielkość energii wstrząsów w obawie przed ewentualnymi roszczeniami właścicieli obiektów powierzchniowych, które są poddawane drganiom przez te wstrząsy wywołanym. Dla wyeliminowania tej przyczyny rozbieżności należy rozszerzyć zakres i dokładność powierzchniowych pomiarów drgań gruntu, celem uzyskania poprawnych parametrów tych drgań szczególnie przyspieszeń i częstotliwości, które to parametry co najmniej w takim jak energia stopniu decydują o wpływie wstrząsów sejsmicznych na powierzchnię terenu. W tym miejscu należy podkreślić fakt, że pomiary takie winny być prowadzone lub nadzorowane przede wszystkim przez stacje geofizyki górniczej co, z uwagi na odpowiednie przygotowanie ich pracowników, powinno zapewnić właściwą jakość uzyskiwanych wyników. Pomiary te nie powinny, co niestety często ma miejsce, być prowadzone czy nadzorowane przez działy mierniczo-geologiczne z reguły nie zatrudniające geofizyków. 2. Po drugie według zapisu punktu 1.42 załącznika nr 1 do rozporządzenia MPiH z dnia 14 kwietnia 1995 r. wystąpienie w obszarze górniczym wstrząsu o energii równej lub większej niż 1x1 5 J obliguje kopalniany zespół ds. tąpań do przeprowadzenia niezwłocznej analizy, której przedmiotem winna być możliwość dalszego bezpiecznego prowadzenia robót górniczych. Tak sformułowane brzmienie ww. zapisu powoduje konieczność niemal stałej pracy zespołu ds. tąpań szczególnie w kopalniach aktywnych sejsmicznie. Podjęte zostały już prace zmierzające do weryfikacji zapisu tego punktu załącznika nr Po trzecie - rozbieżności niewątpliwie wynikają z faktu, iż we wszystkich programach obliczających energię wstrząsów, pewne sejsmiczne parametry ośrodka przyjmuje się jako teoretyczne lub średnie dla większego obszaru (np. dla GZW), skąd wynika konieczność okresowego ich dopasowywania dla poszczególnych kopalń. Przedstawione powyżej uwarunkowania wskazują na ogromną wagę okresowej weryfikacji obliczeń dla obiektywizacji wskazań metody. Koniecznym się wydaje zobligowanie kopalń do okresowego (np. comiesięcznego) przesyłania do Górnośląskiej Regionalnej Sieci Sejsmologicznej GIG wszystkich zarejestrowanych wstrząsów o energiach co najmniej 1x1 4 J dla sprawdzenia poprawności obliczeń. Taki sposób postępowania jest zresztą ogólnie przyjętą praktyką przy prowadzeniu badań sejsmologicznych. Wyniki uzyskiwane przez sieci lokalne (w tym przypadku kopalniane) powinny być zawsze weryfikowane przez sieci wyższego rzędu regionalne. Problem weryfikacji energii wstrząsów dotyczy także kopalń rud miedzi. W rejonie zagłębia miedziowego, poza oddaloną o około 12 km geofizyczną stacją PAN w Książu, nie funkcjonuje jednak żadna sejsmologiczna sieć regionalna. Kolejnym zadaniem do rozwiązania jest ciągle niepełna rejestracja, a przy tym, brak lub błędna analiza wstrząsów o najmniejszych energiach. Wstrząsy te, w procesie pękania warstw górotworu, stanowią najliczniejszą grupę zjawisk i w związku z tym, zapewniając odpowiednią statystykę, mają decydujące znaczenie dla jakości oceny zagrożenia tąpaniami wynikającej z metody sejsmologicznej. Biorąc powyższe pod uwagę wydaje się, iż metoda sejsmologiczna nie osiągnęła jeszcze kresu możliwości swojego rozwoju w zakresie interpretacji materiału pomiarowego dla poszerzenia wiedzy o zmianach stanu zagrożenia tąpaniami. Trzeba tu dobitnie podkreślić, że jakikolwiek postęp w tej dziedzinie zależeć będzie przede wszystkim od coraz lepszego materiału pomiaro- 176

11 WARSZTATY 2 nt. Zagrożenia naturalne w górnictwie wego. W związku z tym, w dalszej praktyce niewątpliwie należy położyć nacisk na: 1) Rejestrację zjawisk o możliwie najmniejszych energiach. Rozwój sieci sejsmologicznych w kierunku poszerzenia zakresu rejestracji interpretowalnych zapisów mikrozjawisk sejsmicznych (energie rzędu 1 1 J) wymaga zakupu następnych systemów sejsmologicznych, bądź też zastosowania (jedynie dla potrzeb rejestracji i lokalizacji zjawisk) niewykorzystywanych w danym czasie kanałów pomiarowych sejsmoakustycznych aparatur typu ARES. Utrudniona jest także dokładna przestrzenna analiza pola falowego, z uwagi na fakt, że większość stanowisk pomiarowych to stanowiska jednoczujnikowe ustawione na rejestrowanie tylko składowej pionowej. 2) Poprawne określanie energii najsilniejszych zjawisk sejsmicznych. Realizacja powyższych zadań pozwala dostrzegać możliwości dalszego rozwoju metody sejsmologicznej. Rozwój metod interpretacyjnych (szczególnie w oparciu o coraz powszechniejsze wyposażenie służb geofizycznych w sprzęt komputerowy) pozwala widzieć perspektywę szerszego niż dotychczas wykonywania pomiarów sejsmicznych, a przede wszystkim geotomografii, która wymaga dużych mocy obliczeniowych sprzętu komputerowego. 5. Stosowane środki profilaktyki tąpaniowej Prowadzenie eksploatacji kopalin w warunkach zagrożenia tąpaniami, poza odpowiednim jej zaplanowaniem, wymaga także prowadzenia ciągłej oceny stanu zagrożenia, w sytuacjach zagrożenia stwierdzonego wzrostu tego zagrożenia lub wyprzedzająco stosowania odpowiednich zabiegów profilaktycznych dla jego minimalizacji. Realizując powyższe zadanie kopalnie węgla kamiennego bardzo często stosowały różnego rodzaju środki profilaktyki aktywnej dla zwalczania zwiększonego zagrożenia tąpaniami w rejonach czynnych przodków ścianowych i chodnikowych. Podobnie jak w roku 1999 najczęściej stosowanym zabiegiem były strzelania wstrząsowe w pokładzie. Podobnie też niektóre z kopalń (głównie bytomskich i rudzkich) włączyły tego typu strzelania do zabiegów technologicznych wyprzedzających. Rzadziej lecz także dość powszechnie stosowano strzelania torpedujące w stropie. Następnym stosowanym zabiegiem profilaktycznym było nawadnianie calizny pokładu głównie wysokociśnieniowe oraz rzadziej niskociśnieniowe. Rutynowymi zabiegami stały się metody: USS szczelinowanie stropu techniką strzelniczą w 1999 r. stosowano je dla 12 wyrobisk ścianowych i 1 chodnikowego oraz UHS - hydroszczelinowanie skał stropowych, którym to zabiegiem objęto 6 wyrobisk ścianowych i 1 chodnikowe. Szczelinowanie skał stropowych (różnymi metodami) w pewnym zakresie wypiera zabiegi torpedowania stropu. W kopalniach rud miedzi różnego rodzaju strzelania odprężające w złożu wkomponowane w technologię systemu z ugięciem stropu są praktycznie jedynym za to powszechnie stosowanym zabiegiem profilaktycznym. Skuteczności tego typu strzelań zwiększa się poprzez wykonywanie ich w postaci tzw. grupowych strzelań przodków, czyli łącznego odpalenia od kilku do kilkunastu przodków. Dodatkowo, w niektórych przypadkach, podczas strzelań grupowych odpalane są otwory upodatniające spąg lub krawędź calizny. Działania profilaktyczne prowadzone są tu jednak głównie jako zabiegi stałe technologiczne. W dalszym ciągu aktualny jest postulat, ażeby urozmaicić powyższe działania o zabiegi ukierunkowane i dostosowane do różnych sytuacji wynikających z oceny stanu zagrożenia tąpaniami. Ciągle też pilnego opracowania i wdrożenia do stosowania w bieżącej praktyce ruchowej kopalń rud 177

12 W. MAGIERA, A. MIREK - Zagrożenie tąpaniami w górnictwie polskim w 1999 roku miedzi wymagają kryteria metod stosowanych do oceny tego zagrożenia. Problem ten jest jednym z wniosków wypracowanych przez Komisję powołaną przez Prezesa WUG po tąpnięciach i wypadkach zbiorowych w O/ZG Rudna w Polkowicach w dniach r. i r. 5. Działalność Komisji ds. Tąpań 5.1 Komisja ds. Tąpań w Zakładach Górniczych Wydobywających Węgiel Kamienny W roku 1999 odbyło się 9 posiedzeń Komisji ds. Tąpań w Zakładach Górniczych wydobywających węgiel kamienny w tym 1 posiedzenie tzw. Prezydium. W jednym przypadku było to posiedzenie wspólne z Komisją ds. Ochrony Powierzchni. Działania Komisji obejmowały między innymi: zaopiniowanie 8 projektów kompleksowych oraz 12 aneksów do nich, opracowywanych przez kopalnie eksploatujące pokłady zagrożone tąpaniami oraz jeden projekt skoordynowanej eksploatacji pod zabudową miejską i jeden szczegółowy projekt eksploatacji w warunkach dużego zagrożenia tąpaniami, analizę zaistniałych tąpnięć dwukrotnie, weryfikację metod oceny stanu zagrożenia tąpaniami, analizę stanu realizacji wniosków Komisji powołanej przez Prezesa WUG po tąpnięciu w KWK Zabrze-Bielszowice. 5.2 Komisja ds. Tąpań w Zakładach Górniczych Wydobywających Rudy Miedzi W 1999 roku odbyło się 6 posiedzeń Komisji ds. Tąpań w Zakładach Górniczych wydobywających rudy miedzi. Komisja ta między innymi: oceniała stan zagrożenia tąpaniami i stosowane metody jego ograniczania w kopalniach LGOM w roku 1998 wraz z analizą stosowanych systemów eksploatacji pod kątem zwalczania zagrożenia tąpaniami, zaopiniowała 2 techniczne kompleksowe oraz 13 szczegółowych projektów eksploatacji złoża w oddziałach kopalń KGHM Polska Miedź SA, analizowała zaistniałe odprężenia i projekty dalszej eksploatacji złoża, analizowała zachowanie się górotworu przy eksploatacji złoża z ruchowym filarem zamykającym, opiniowała tematy prac badawczych wynikłych z prac Komisji powypadkowych oraz harmonogram ich realizacji. 6. Wnioski Tąpania pozostają ciągle jednym z najpoważniejszych zagrożeń naturalnych głównie poprzez trudności z jego oceną. Pomimo prowadzenia szerokich badań naukowych w tym zakresie, w dalszym ciągu nie zostały dopracowane odpowiednio efektywne metody tej oceny, szczególnie w odniesieniu do wstrząsów, których źródła zlokalizowane są w wysokich warstwach stropowych. Podobnie, ciągle nie rozwiązanym problemem zwalczanie tzw. zagrożeń skojarzonych, tzn. współwystępujących zagrożeń np. tąpaniami, metanowego i pożarami. Dobór metod oceny 178

13 WARSZTATY 2 nt. Zagrożenia naturalne w górnictwie i zwalczania takich zagrożeń jest szczególnie trudny ponieważ stosowane zabiegi profilaktyczne często pozostają we wzajemnej kolizji, a wybór którejś z nich lub ich łączenie może nie dawać spodziewanych rezultatów. Analiza zaistniałych w 1999 roku tąpnięć i wypadków przez nie spowodowanych wskazuje, że organizacja (głównie ograniczanie do niezbędnego minimum) przebywania załogi w rejonach szczególnie narażonych na możliwość wystąpienia skutków takich zjawisk stanowi bardzo istotny czynnik mogący zdecydowanie wpływać na liczbę wypadków w razie zaistnienia tąpnięć. W świetle przedstawionych wyżej stwierdzeń widać, że w dalszym ciągu pilnej realizacji wymagają następujące zadania: 1. Realizacja i wdrożenie wniosków Komisji powołanych przez Prezesa WUG po katastrofach w kopalniach Rudna (1998 r. i 1999 r.), Zabrze-Bielszowice (1996 r.), Nowy Wirek (1995 r.) i Miechowice (1993 r.), w tym bardzo pilna weryfikacja metody sejsmologicznej i rozeznania górniczego oraz Zasad i zakresu stosowania kompleksowej metody Opracowanie i wdrożenie metod uzupełniających do metody kompleksowej oceny stanu zagrożenia tąpaniami, np.: metody sejsmicznej, metody sejsmoakustycznej w skałach otaczających, 3. Upowszechnianie programów komputerowych dla potrzeb znowelizowanej metody sejsmoakustycznej oceny stanu zagrożenia tąpaniami. 4. Kontynuowanie działań zmierzających do zmniejszenia rozbieżności przy obliczaniu energii wstrząsów przez stacje kopalniane i Regionalną Sieć Sejsmologiczną GIG dla uwiarygodnienia obserwacji sejsmologicznych przede wszystkim w aspekcie ochrony powierzchni. 5. Powszechne wdrażanie dodatkowych metod geofizycznych rozpoznawania zagrożenia tąpaniami, w szczególności metod sejsmicznych takich jak profilowania czy geotomografia oraz metody sejsmoakustycznej z wykorzystaniem tzw. funkcji ryzyka wystąpienia wstrząsów. 6. Zintensyfikowanie badań nad emisją mikrosejsmiczną w skałach stropowych złóż kopalin, dla poprawy jakości uzyskiwanych danych pomiarowych. Literatura [1] Litwa P, Mirek A., 1999: Stan zagrożenia tąpaniami w górnictwie polskim w 1998 roku. Bezpieczeństwo Pracy i Ochrona Środowiska w Górnictwie, nr 4(56), Katowice. [2] Sprawozdanie z prac Komisji powołanej przez Prezesa WUG dla zbadania przyczyn i okoliczności tąpnięcia i wypadku zbiorowego zaistniałego w dniu r. w KWK Nowy Wirek w Rudzie Śląskiej. (niepublikowane, archiwach WUG). [3] Raport roczny (1999), 2: Biuletyn najsilniejszych wstrząsów górotworu na Górnym Śląsku. Praca zbiorowa pod kierunkiem G. Mutke i K. Stec. GIG, Katowice. [4] Raport z prac Komisji powołanej przez Prezesa WUG dla zbadania przyczyn i okoliczności tąpnięcia i wypadku zbiorowego zaistniałego w dniu r. w KWK Zabrze-Bielszowice w Rudzie Śląskiej. (niepublikowane, w archiwach WUG). [5] Raport z prac Komisji powołanej przez Prezesa WUG dla zbadania przyczyn i okoliczności tąpnięcia i wypadku zbiorowego zaistniałego w dniu r. w O/ZG Rudna w Polkowicach. (niepublikowane, w archiwach WUG). [6] Raport z prac Komisji powołanej przez Prezesa WUG dla zbadania przyczyn i okoliczności tąpnięcia i wypadku zbiorowego zaistniałego w dniu r. w O/ZG Rudna w Polkowicach. (niepublikowane, w archiwach WUG). 179

14 W. MAGIERA, A. MIREK - Zagrożenie tąpaniami w górnictwie polskim w 1999 roku [7] Kłeczek Z., Jaśkiewicz K., 2: Sprawozdanie z działalności Komisji ds. Tąpań w Zakładach Górniczych Wydobywających Rudy Miedzi w 1999 roku. Wrocław. [8] Etryk W., Barański A., 2: Sprawozdanie z działalności Komisji ds. Tąpań w Zakładach Górniczych Wydobywających Węgiel Kamienny w 1999 roku. Katowice. Rock burst hazard in Polish mining in 1999 The article characterises rock burst hazard in Polish underground mining in The different methods used for estimation and prophylactic purposes have been discribed. Some conclusions resulted from rock burst hazard estimation have been presented. 18